1、输出轴加工工艺说明书课 程 设 计 任 务 书学院 班级 姓名设 计 起 止 日 期设计题目： 输出轴加工工艺说明书设计任务（主要技术参数）：编制如图所示零件的加工工艺。工作任务：1.设计输出轴的(年产量 5000 件)机械加工工艺规程，填写机械加工工序卡片；2.设计说明书 1 份。指导教师评语：成绩： 签字：年 月 日目 录引言.11、输出轴工艺分析.21.1 输出轴的作用21.2 输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分22、确定毛坯.42.1 选择毛坯材料.42.2 毛坯的简图.43、工艺路线的确定.53.1 基准的选择53.2 加工方法的选择.53.3 加工顺序的安排.63.4 加工设备
2、的选择.113.5 刀具的选择.123.6 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定134、确定切削用量165、时间定额的计算18致谢.21参考文献.221引 言所谓机械加工工艺规程，是指规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程的设计是一项十分重要而又非常严肃的工作。制订机械加工工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，在保证持量和生产进度的前提下，能获得最好的经济效益。制订工艺规程时，应注意以下三方面的问题： 1、技术上的先进性 2、经济上的合理性3、有良的劳动条件，避免
3、环境污染通过本次课程设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。21、输出轴工艺分析1.1 输出轴的作用输出轴主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩，使主轴获得旋转的动力，其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩。因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。1.2 输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分图 1-1 输出轴从图示零件分析，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件。主要由有55、 60、
4、 65、75 、176 的外圆柱面、50 、80、104 的内圆柱表面和 10个 20 的孔和一个 16 的键槽组成。为了保证输出轴旋转是的速度，表面粗糙度有较高的要求，外圆的粗糙度要求都为 Ra1.25um, 内圆的粗糙度为 Ra2.5um，其余为 Ra20um。形位精度也比较高，为了外圆和外面零件的配合后受力均匀，55， 60 的外圆的径向跳动量小于 0.04mm，80 的跳动量小于 0.04mm，203孔的轴线的跳动量小于 0.05mm，为了保证键槽和键的配合，键槽对 55 外圆的对称度为 0.08mm。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强耐磨性和抗扭强度，要对输出轴进
5、行调质处理，硬度为 200HBS。42、确定毛坯2.1 选择毛坯材料毛坯的种类有很多，如 1、型材 2、锻造 3、铸造，由于该输出轴要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强其刚性和韧性，所以要选择锻件做为毛坯。如选用棒料，由于生产类型为中批，从经济上考虑，棒料要切削的余量太大，浪费材料。2.2 毛坯的简图图 1-2 输出轴简图53、工艺路线的确定3.1 基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用 55 外圆柱面作为粗基准来加工 176 外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用
6、经过加工的表面作为定位基准，176 的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。3.2 加工方法的选择市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：6表 1-
7、1 各表面加工方法加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法176 外圆柱面 Ra12.5 自由公差 粗车55 外圆柱面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车60 外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车65 外圆柱面 Ra12.5 自由公差 粗车-半精车-精车75 外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车50 内圆柱面 Ra12.5 自由公差 车孔80 孔 Ra3.2 IT7 车孔-精车104 孔 Ra6.3 自由公差 车孔20 通孔 Ra3.2 IT7 钻孔-铰孔8 通孔 Ra12.5 自由公差 钻孔左端 Ra12.5 自由公差右端面 Ra3.2 粗车-精车键槽 Ra
8、3.2 IT9 粗铣-精铣倒角 Ra12.53.3 加工顺序的安排1、加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工 176、55 、60、65 、75外圆柱表面。半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如 55、60
9、、65、75 外圆柱面，80、20 孔等。精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。7如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。2、基面先行原则该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。3、先粗后精即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求
10、，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。4、先面后孔(1)对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于 CA6140 车床输出轴来讲先加工 75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。（2）工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的
11、工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。8综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。（3） 、热处理工序的安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理半精车之后精车之前，按规范在 840温度中保持 30 分钟释放应力。（4） 、拟定加工工艺路线根据以上各个零
12、部件基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：表 12 设计方案一序号 工序名称 机床设备 刀具 量具1 锻造2 正火 回火炉3粗车 176 轴端面，加工50 孔深 40，80 孔深23，加工 104 孔深 10，并倒角，钻中心孔，精车176 轴各端面和 80 孔C620 硬质合金刀 游标卡尺4车 55 端面并加工中心孔，精车 55 至 75 轴段，精加工该轴端留少量磨削余量C620 硬质合金刀 游标卡尺5 钻 28 孔 Z3025 高速钢麻花钻 游标卡尺6 钻 1020 孔 Z3025 高速钢麻花钻 游标卡尺铰 1020 孔 高速钢铰刀7 铣削键槽 05.16X52K 高速钢立铣刀
13、游标卡尺8 去毛刺 钳工台99 调质处理 200HBS 回火炉10 磨削 55 至 75 轴段 M1420 磨外圆砂轮 游标卡尺11 清洗12 检验表 13 设计方案二序号 工序名称 机床设备 刀具 量具1 锻造2 热处理 回火炉3 粗车 176 轴端面，加工50 孔深 40，80 孔深23，加工 104 孔深 10，并倒角，钻中心孔C620 硬质合金刀 游标卡尺4 粗车 55 端面并加工中心孔，粗车 55 至 75 轴段并倒角C620 硬质合金刀 游标卡尺5 精车 55 至 75 轴段，留少量磨削余量C620 硬质合金刀 游标卡尺6 精车 176 轴端面与 80 孔 C620 硬质合金刀 游
14、标卡尺7 钻 1020 孔 Z3025 高速钢麻花钻 游标卡尺8 铰 1020 孔 Z3025 高速钢铰刀 游标卡尺9 钻 28 孔 Z3025 高速钢麻花钻 游标卡尺10铣削键槽 05.16X52K 高速钢立铣刀 游标卡尺11 去毛刺 钳工台12 热处理调质 200HBS 回火炉13 磨削 55 至 75 各轴段达到尺寸要求M1420 磨外圆砂轮 游标卡尺14 清洗15 检验10表 14 设计方案三序号 工序名称 机床设备 刀具 量具1 锻造2 热处理 回火炉3 粗车 176 端各面及倒角，加工 50 孔深 40，80 孔深 23，加工 104 孔深 10，并倒角，钻中心孔C620 硬质合金
15、刀 游标卡尺4 粗车 55 端面并加工中心孔，粗车 55 至 75 轴段并倒角C620 硬质合金刀 游标卡尺5 精车 176 轴端面与 80 孔 C620 硬质合金刀 游标卡尺6 精车 55 至 75 轴段，留少量磨削余量C620 硬质合金刀 游标卡尺7 钻 1020 孔及钻 28孔Z3025 高速钢麻花钻 游标卡尺8 铰 1020 孔 Z3025 高速钢铰刀 游标卡尺9铣削键槽 05.16X52K 高速钢立铣刀 游标卡尺10 去毛刺 钳工台11 热处理调质 200HBS 回火炉12 磨削 55 至 75 各轴段达到尺寸要求M1420 磨外圆砂轮 游标卡尺13 清洗14 检验综上所述：三个工艺
16、方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求，所以采用方案一。11（5） 、加工路线的确定确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度2、应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量具体加工路线见走到路线图。3.4 加工设备的选择1、采用 C620 普通车床，车床的参数如下：型号 TYPE C620，中心距 750
17、mm 1000 mm 1500 mm，床身上下最大回转直径400 mm，马鞍内最大工作回转路径 550 mm，横拖板上最大回转直径214mm，主轴孔径52 mm，主轴内锥孔 MT6#，主轴速度级数 16 级，主轴速度范围 20-1800r.p.m，公制螺纹（ 30 种）0.45-20 mm（30 种） ，英制螺纹（30种）40-0.875t.p.i（30 种） ，模数螺纹 0.125-5mm，径节螺纹 160-4D.P，横拖板行程 239mm 小刀架行程 150mm，尾坐套孔锥度 MT5#，套筒行程 120mm，主电机功率 4/5.5KW，外形尺寸 235010201250mm2、采用 X52
18、K，铣床的参数如下：型号 X52K,主轴孔锥度 7:24,主轴孔径 25mm。主轴转速 651800r/min。工作台面积(长宽)1000250。工作台最大行程:纵向 (手动/机动)620mm, 横向手动190mm、机动 170mm，升降手动 370mm、机动 350mm。工作台进给量:纵向35980mm/min、横向 25765mm/min、升降 12380mm/min。工作台快速移动速度:纵向 2900mm/min、横向 2300mm/min、升降 1150mm/min。工作台 T 型12槽数:槽数 3、宽度 14、槽距 50。主电机功率 7.5KW。3、采用钻床 Z3025 作为加工设备
19、。主要基数参数:最大钻孔直径 35mm;主轴端面至工作台的距离 0750mm，主轴最大行程325mm;主轴孔莫氏圆锥 4 号主轴转数范围 681100r/min。4、万能外圆磨床 M14203.5 刀具的选择由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢，推荐用硬质合金中的 YT15 类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而 YT 类
20、硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工 45 钢这种材料时采用硬质合金的刀具。、粗车外圆柱面：刀具号为 T0101，90可转位车刀，圆弧半径为 1，刀片型号为 VCUM160408R-A4，刀具型号为 PVJCR2525-16Q、半精车，精车外圆柱面：刀具号为 T0202，75可转位车刀，圆弧半径为 1，刀片型号为 WNUM080304EL-A2，刀具型号为 PCRC2020-16Q 钻头：高速钢刀具 刀具号为 T0303，直径为 30;刀具号 T0404，直径为 18扩孔钻：刀具号为 T0505，直径为 19.8;铰刀：刀具号为 T06
21、06，直径为2013内孔车刀：刀具号为 T0707，93 内孔车刀，圆弧半径为 1，刀片型号为TBUM080404R-04，刀具型号为 PSUBR3215-16Q 粗铣键槽 刀具号为 T0909，精铣键槽 刀具号为 T1010表 1-5 刀具一览加工表面 刀具号 刀具名称 刀具参数 刀片型号 刀具型号粗车外圆柱面T0101 可转位车刀 90 r=1 VCUM160408R-A4PVJCR2525-16Q半精，精车外圆柱面T0202 可转位车刀 75 r=1 WNUM080304EL-A2PCRC2020-16Q钻 30 的孔 T0303 钻头 30钻 18 T0404 钻头 18 扩 19.8
22、 T0505 扩孔钻 19.8铰 20 T0606 铰刀 93r=1 BUM080404R-04PSUBR3215-16Q钻 8 T0707 钻头 8粗铣键槽 T0909 铣刀 15.4精铣键槽 T1010 铣刀 163.6 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1）外圆柱面 176工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度粗车 11 IT12 176 6.314毛坯 1872）外圆柱面 55工序名称
23、 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 55 1.6半精车 1.1 IT10 56 3.2粗车 15 IT12 57.9 6.3毛坯 703）外圆柱面 60工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精磨 0.2 IT6 60 0.8精车 0.8 IT6 60.2 1.6半精车 1.9 IT10 61 3.2粗车 7.1 IT12 62.9 6.3毛坯 704) 外圆柱面 65工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 65 1.6半精车 1.9 IT10 66 3.2粗车 2.1 IT12 67.9 6.3毛坯 705）外
24、圆柱面 75工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度15精磨 0.2 IT6 75 0.8精车 0.8 IT6 75.2 1.6半精车 1.9 IT10 76 3.2粗车 2.1 IT12 77.9 6.3毛坯 806)内圆柱面 80工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度铰孔 0.2 IT7 80 1.6扩孔 49.8 IT12 79.8 6.3车孔 IT12 30 6.37)加工通孔 20工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度铰孔 0.2 IT7 20 1.6扩孔 1.8 IT9 19.8 3.2钻孔 IT12 18 6.38)加工键槽工序名称
25、工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精铣 4 IT9 16 1.6粗铣 IT12 12 3.2164、确定切削用量4.1 切削用量的计算工序 1 中分为 6 个工序，由于这 6 个工步在同一台机床上加工完成的，因此所用规定的切削速度 v 和进给量 f。4.2 背吃刀量的确定 工步 1 的背吃刀量 ap取为 Z1，Z 1等于右端面毛坯总量减去工序 2 的量，即Z3=3-1=2mm；而工步 2 的背吃刀量 ap2取为 Z3=1mm 依次 ap3=3mm；工步 4 的背吃刀量为 ap4=40mm；工步 5 的背吃刀量为 ap5=1mm；工步 6 的背吃刀量为ap6=10mm。4.3 进给量的
26、确定由于使用 C620 机床，查文献 5 中表 41 得到该机床功率为 7.5KW，工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序进给量 f=1.0mm/r,工步 2 中选用硬质合金车刀其 f=0.10.3mm/r,所以取 f=0.3mm/r。174.4 车削速度的计算1 工步 1 切削速度取 v=110m/min，根据公式 可求得该工序转速dvn10=200r/min。再带入公式 可求出实际切削速度 =0736n dvn1010nd=110m/min。142 工步 2 切削速度取 v=120m/min，根据公式 可求得该工序转速dvn10=217r/min。再带入公式 可求出实际切削速度 =765
27、0n dvn1010nd=120m/min。13 工步 3 切削速度取 v=73m/min，根据公式 可求得该工序转速dvn10=125r/min。再带入公式 可求出实际切削速度 =7650n dvn1010nd=73m/min。144 工步 4 切削速度取 v=19.8m/min，根据公式 可求得该工序转速dvn10=210r/min。再带入公式 可求出实际切削速度 =067n dvn1010nd=19.8m/min。15 工步 5 切削速度取 v=138m/min，根据公式 可求得该工序转速dvn10=560r/min。再带入公式 可求出实际切削速度 =03876n dvn1010nd=1
28、38m/min。126 工步 6 切削速度取 v=150m/min，根据公式 可求得该工序转速dvn10=135r/min。再带入公式 可求出实际切削速度 =750n dvn1010nd=135m/min。12185、时间定额的计算5.1 基本时间 tj的计算工步 1：根据公式 式中 Li= l2=35 li取ifnlLiftj 21tankrpli= l2=3 主偏角 kr=90时 li在 23 取 li=2 i 为进给次数。L=tankrp即m932176931609.7.5jt s工步 2： mlLi27901694.5.327jt s工步 3： 31 085j工步 4： 由于加工的是盲
29、孔所以 l2取 0 2tan1rpkl 4l025603.73jt s工步 5： mL2l126084.71jt s工步 6： 由于加工盲孔所以 2l 605.5271jts195.2 辅助时间 tf的计算为实现基本工艺工作所作的各种辅助动作消耗的时间。如装夹工件，开停机床，改变切削时间，测量加工尺寸，进或退刀等动作锁消耗的时间都是辅助时间。一般按基本时间的 1520估算。该零件加工时选取 =0.15 ，则各ftjt工件的辅助时间为：工步 1 的辅助时间： 0.1593.74fts工步 2 的辅助时间： f工步 3 的辅助时间： .8fts工步 4 的辅助时间： 01534f工步 5 的辅助时
30、间： .26fts工步 6 的辅助时间： f5.3 其他时间的计算除了作业时间外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该零件为大批大量生产所以分到每个工件上的准备与终结时间甚微，可以忽略不计；布置工地时间 是作业时间的bt27，休息 时间是作业时间的 24.在加工零件时选取 4。所以各ct工序的其他时间 可按关系式 计算，它们分别为：xbfjxb tt0工步 1 的其他时间： stxb 473.10工步 2 的其他时间： 64工步 3 的其他时间： stxb 20工步 4 的其他时间： 03520工步 5 的其他时间： stxb 1640工步 6 的
31、其他时间： 45.4 单件时间 td的计算工件在工序 1 中各工步的时间为：工步 1 的时间： stdj 3.52473.工步 2 的时间： j 8610工步 3 的时间： stdj工步 4 的时间： j 2352工步 5 的时间： stdj 816工步 6 的时间： j 7工序 1 的总时间为： stdj 3.421206413521056203.4 总21致谢本次的课程设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜
32、悦。这次的设计我基本上是满意的，因为这是我和本组同学共同完成的这次设计。在此之前我总是莫名其妙感到茫然，不知道从何下手，后来，经过和同学的交流以及在网上查找资料，我终于知道了从哪开始下手。通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间，所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹，会节省很大一部分的时间的。所以我建议同学们以后一定要在这方面下工夫。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候，一定要细心不能马虎一点，因为这些图都比较烦琐，所以必须一步一步来，不可贪图方便。本次的课程设计，老师要求得很严格，很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。22我们一定不会辜负老师的期望，一定会努力的学好每一门知识，不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。在最后仍然要再次谢谢老师对我们辛勤的辅导，我们一定不会辜负您的期望，请您放心。参考文献1邹青，机械制造技术基础课程设计指导教程M，北京，机械工业出版社，2004.82郑焕文，机械制造工艺学M，沈阳，东北工学院出版社，19883孟广农，机械加工工艺手册G，北京，机械工业出版社，19974徐锦康，机械设计M，北京，机械工业出版社，20015美国可切削性数据中心编，机械加工切削数据手册第三版第一卷G，北京，机械工业出版社，198923
